电化学置换反应制备Nb2CTx负载低Pt催化剂及其在酸性和中性介质中析氢性能研究

作者：向煜; 董梦飞; 刘寿达; 高晓明; 高楼军^*; 姜晨光; 闫文科; 简选^*

来源：延安大学学报(自然科学版), 2023, 42(04): 22-30.

DOI：10.13876/J.cnki.ydnse.230077

• 电化学置换反应
• 二维Nb2CTx MXene
• Pt基催化剂
• 电催化
• 析氢反应

降低催化剂中贵金属Pt含量是构建高性能析氢反应(Hydrogen evolution reaction,HER)电催化剂的关键。通过电化学沉积法将Cu纳米修饰到二维Nb2CTx表面，然后利用电化学置换反应制备得到二维Nb2CTx负载Pt纳米颗粒(PtNP/Nb2CTx)催化剂。采用SEM、XRD和XPS等手段对所得催化剂的形貌、结构及组成进行表征，并研究了PtNP/Nb2CTx催化剂在酸性和中性介质中的电催化HER性能。结果表明，在10 m A·cm-2电流密度下，PtNP/Nb2CTx催化剂在0.5 mol·L-1 H2SO4和1.0 mol·L-1PBS电解液中的过电压分别为38 m V和146 m V,Tafel斜率分别为42和64 m V·dec-1；在0.5 mol·L-1H2SO4中，过电压为50 m V下，催化剂的质量活性和转换频率值分别为36.5 A·mgPt-1和11.5 s-1；在1.0 mol·L-1 PBS中，过电压为100 m V下，催化剂质量活性和转换频率分别为4.1 A·mgPt-1和4.2 s-1,PtNP/Nb2CTx催化剂表现出优异的HER活性。最后在电流密度为10 m A·cm-2下，0.5 mol·L-1 H2SO4和1.0 mol·L-1 PBS电解液中通过计时电流法进行5 h的稳定性测试，该催化剂均表现出良好的稳定性。该催化剂的成功合成为制备低Pt含量高性能电催化析氢材料提供了新的思路和研究方法。